电解水制氢系统主要由电解槽、分离器、洗涤器、冷却器、供水、加碱等设备组成。电解槽是电解水制氢系统的**设备,为了降低水的电阻,提高电解效率,必须在水中加入NaOH或KOH电解质,配成30%左右的碱液注入电解槽。制氢环节是双碳目标的提出使“绿氢”成为减碳脱碳的重要途径。其中,电解水制氢是重要的制取绿氢的方法。电解水制氢规模的提升,也使电解槽市场迅速增长。根据HengCe(恒策咨询)的统计及预测,2023年全球水电解制氢设备市场销售额达到了11.96亿美元,预计2030年将达到171.4亿美元,年复合增长率(CAGR)为45.6%(2024-2030)。地区层面来看,中国市场在过去几年变化较快,2023年市场规模为百万美元,约占全球的%,预计2030年将达到百万美元,届时全球占比将达到%。通过直接电解纯水,可以产生高纯度的氢气。呼伦贝尔附近电解水制氢设备
氢气,这一无碳绿色新能源,凭借其环保安全、高能量密度、高转化效率、丰富储量以及适用性等特点,在应对环境危机和构建清洁低碳能源体系中扮演着至关重要的角色。随着化石燃料资源的日渐枯竭和能源价格的持续攀升,寻找廉价且储量丰富的替代能源制氢已成为当务之急。展望未来,生物能、太阳能、风能等可再生能源制氢在21世纪将逐渐崭露头角,但就目前而言,从天然气、甲醇、水等资源中制氢的技术仍相当有竞争力。值得注意的是,煤制氢因对环境和大气造成严重污染而不被本项目考虑,因此不在讨论之列。在选择国内制氢原料路线时,必须综合考虑原料资源的可获得性和成本因素。天然气制氢工艺虽复杂但技术成熟,甲醇制氢流程简洁且设备常见,而水电解制氢则操作简便至可实现全自动无人值守。在制氢纯度方面,天然气和甲醇制氢可达到999%,而水电解制氢在纯度更高时可达9999%。同时,不同制氢方式对场地条件也有不同要求,例如天然气制氢需考虑管道或槽车供应的便捷性,甲醇制氢则原料充足、运输储存方便,而水电解制氢的场地条件更为宽松。山西电解水制氢设备企业气液分离装置将电解产生的气体与电解液进行分离,得到粗氢。
阴离子交换膜电解水技术(AEM)AEM是较为新兴的电解水制氢技术,尚处于研发阶段。备受关注的原因是其采用阴离子交换膜作为电解质,将ALK的低成本和PEM简单、高效的优点相融合。现阶段的研究重点阴离子交换膜材料开发和机理研究,主要以国外大学,国家实验室等科研机构主导(如NortheasternUniversity,LosAlamos,UniversityOregon,GeorgiaTech等)。其与PEM的根本区别在于将膜的交换离子由质子换为氢氧根离子。氢氧根离子的相对分子质量是质子的17倍,这使得其迁移速度比质子慢得多。AEM的优势是不存在金属阳离子,不会产生碳酸盐沉淀堵塞制氢系统。AEM中使用的电极和催化剂是镍、钴、铁等非贵金属材料,且产氢的纯度高、气密性好、系统响应快速,与目前可再生能源发电的特性十分匹配。但AEM膜的机械稳定性不高,AEM中电极结构和催化剂动力学需要优化。AEM电解水技术处于千瓦级的发展阶段,在全球范围内,一些研究组织/机构正在积***力于AEM水电解槽的开发,为了扩大这项技术的商业应用,仍然需要一些创新与改进。
氢气燃料电池汽车:如前所述,氢气燃料电池汽车以氢气为燃料,通过燃料电池产生电能驱动车辆行驶。与传统燃油汽车相比,氢气燃料电池汽车具有零排放、高效能、长续航里程等优点。目前,世界各国都在大力发展氢气燃料电池汽车技术,加快加氢站等基础设施建设。氢内燃机汽车:将氢气作为燃料直接在内燃机中燃烧,驱动汽车行驶。氢内燃机汽车的技术相对成熟,成本较低,但与氢气燃料电池汽车相比,其效率和环保性能稍逊一筹。目前,氢内燃机汽车仍处于研发和示范阶段。PEM电解水制氢技术被公认为一种极具发展潜力的绿色制氢方法。
碱性电解水技术比较大的缺点在于工作电流密度较低、电解槽效率不高、占地面积大。特别在冬季,设备需要经过较长时间预热,启动时间大概需要2 h。不过碱性电解水电解槽、隔膜等设备、材料的加工、制备工艺在我国已经基本成熟,产业链相对完善,是目前在我国**适合规模化的技术路线。通过调研了解,目前国内比较大单槽制氢规模已经达到 3000 Nm3/h,电解槽直流电耗比较低可以达到4.2 kW·h/Nm3。其原理为在两个电极之间施以直流电,并用隔膜将阴阳两极分离开来,在阴极水分子被还原,生成氢气和氢氧根离子,生成的氢氧根离子穿过隔膜到达阳极,在阳极侧失电子析氧,生成氧气和水。在传统制氢方法中,煤与天然气重整等化石能源制氢是现今工业制氢的主流。山西电解水制氢设备企业
绿氢在制备过程中可以实现零碳排放量,因此也被称为绿色能源。呼伦贝尔附近电解水制氢设备
我国的氢能产业规划的相关文件是相对较保守的数据,因为根据目前的一些项目规划来看,国内的电解水制氢市场的发展和规划文件来相比有较大差距。氢能联盟的100GW目标是实现碳中和的重要前提,以此来分析,可以看出:目前国内已有的电解水制氢设备总计产能在1GW左右;到2023年预计有2GW左右的产能;到2025年预计有10GW的产能;到2030年预计有100GW的产能。如果在此基础上增加国内厂家出口到国外的一些数据,世界所有国家对国内电解水制氢设备的需求量还会有相应的增幅,预计2030年在130GW左右。呼伦贝尔附近电解水制氢设备